31.01.2014 | Наука

Ученые разобрались, как мозг воспринимает речь

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UC San Francisco) представили подробный отчёт о том, как звуки речи обрабатываются в человеческом мозге.

Результаты их исследования помогут медицине и науке в понимании различных языковых расстройств, в том числе дислексии.

Учёные уже знали, в каких областях мозга происходит интерпретация речевых звуков. Однако о тонкостях самого процесса обработки речи до настоящего момента было известно немного. Команда исследователей сообщает, что мозг не реагирует на отдельные сегменты звуков, известные как фонемы (например, на звук б в слове "бой"), но вместо этого способен распознавать простейшие языковые элементы.

Для любого человека понимание разговоров других людей − само собой разумеющийся процесс, и мало кто задумывается, что для мозга разбирать поток чужих слов – настоящее испытание. Речь представляет собой сложные и переменные звуковые сигналы, и наша способность мгновенно разбить этот сигнал на отдельные фонемы, а затем собрать их воедино в слова, предложения и понять смысл, поистине феноменальна.

Исследование было сосредоточено на восприятии привычных для англоязычного человека предложений, содержащих большую часть фонем английского языка.

Для того чтобы зафиксировать очень быстрые изменения в работе мозга, задействованные в обработке чужой речи, учёные получали данные из нейронных записывающих устройств, которые были размещены непосредственно на поверхности мозга шести пациентов во время хирургического лечения эпилепсии.

Добровольцам пришлось прослушать 500 уникальных предложений, произнесённых 400 различными людьми. В это время исследователи фиксировали активность той области коры головного мозга, что называется верхней височной извилиной (или областью Вернике). Предыдущие научные работы показали, что именно она играет главную роль в восприятии речевой информации. Предложения, которые приходилось слушать испытуемым, содержали несколько примеров каждого звука английской речи.

Многие исследователи предполагали, что клетки области Вернике будут реагировать на фонемы. Но, как оказалось, вместо этого они реагируют на элементарные акустические единицы, генерируемые вокальным трактом человека.

"Когда мы слышим чью-то речь [разные звуки], "загораются" различные области мозга, – комментирует один из авторов работы Нима Месгарани (Nima Mesgarani). – По сути, мы слышим поток различных элементов речи".

Оказалось, что небольшие группы нейронов очень избирательно реагируют на разные типы звуков, создающиеся при перемещении губ, языка или голосовых связок. Одни "узнают" взрывные согласные – п, т, к, б, г (губы и язык препятствуют движению воздуха, вырывающегося из лёгких), другие – фрикативные согласные, такие как с, з и в (они лишь частично заслоняют дыхательные пути, создавая трение воздуха). Также по-разному отдельные группы нейронов реагировали на гласные заднего ряда и гласные переднего ряда вместе с полугласными согласными.

"Изучив все звуки английской речи, мы обнаружили, что мозг имеет системную организацию для основных звуковых единиц. Мы преобразуем звуки в значения, фонемы в слова, а слова – в смысл, – подводит итоги ведущий автор работы Эдвард Чан (Edward F. Chang). – Это похоже на структурирование элементов периодической таблицы".

По мнению специалистов, это исследование поможет не только лучше понять расстройства восприятия речи, но и, возможно, однажды позволит разработать устройства, отвечающие за "искусственный слух". Например, при дислексии больной не в состоянии соотнести печатные слова со звуками речи. Его мозг уже не изменить, но помочь ему преодолеть трудности медики когда-нибудь будут в состоянии.

Научная статья Чана и его коллег была опубликована в журнале Science.

Вести.Ru

Фотогармошка 300х250
Аккерманская крепость
Адвокат